一种两段式连续可调聚光光热装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种两段式连续可调聚光光热装置，包括初段调节组件、光源组件、聚光组件、一级镜筒、次段调节组件、二级镜筒和出光组件。初段调节组件的一端与一级镜筒的一端连接，光源组件设置在初段调节组件内，并驱动光源组件在初段调节组件内轴向运动。聚光组件设置在一级镜筒内，二级镜筒垂直设置在一级镜筒的侧壁上，出光组件设置在二级镜筒内，且聚光组件反射的光线进入二级镜筒并从出光组件出射，次段调节组件设置在二级镜筒侧壁上，并驱动出光组件升降运动。本发明专利技术将光源组件与受热对象分离，可更好的保护光源，延长了光源的寿命，通过初段调节组件和次段调节组件协同配合可实现连续调节，通过聚光组件将光源能量集中，提高了光源利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种两段式连续可调聚光光热装置
本专利技术涉及于聚光光热领域，尤其涉及一种两段式连续可调聚光光热装置。
技术介绍
随着科学技术的发展和现代材料制备该工艺的进步，对加热温度及升温速率的要求越来越高，传统的电阻式加热炉已很难满足实际科学研究及生产制造的要求。在燃料燃烧、气化、热解等领域，为了建立准确的预测模型,必须获得升温过程中颗粒加热速率高达102～105℃/s，而传统电阻式加热装置升温速率也一般不超过50℃/s，很难满足升温要求的同时也极其耗费时间和能源。在材料科学方面，新材料的制备往往需要极其苛刻的升温要求，例如发泡合金的制备过程中升温速率要达到100～200℃/s，而薄膜制备经常使用的快速退火速率往往高达50～100℃/s。升温速率和温度极限已经成为燃烧和材料科学的进一步发展瓶颈，而高的能源消耗和时间成本也正在制约相关技术的产业化应用。目前市面上的快速升温炉常采用碘钨灯作为热源，极限温度在1000℃左右，极限升温速率在120℃/s(真空)、100℃/s(保护气)。虽然在一定程度上满足了部分生产研究的要求，但是依然存在这一些不足：一是极限温度受到一级直射式光源传热方式的限制，低于诸多传统电阻式炉体的温度极限，依然无法达到很多实际应用的需求；二是光源与受热源同在炉体内，一方面影响光源的使用寿命和光学性能，另一方面也增加了光源及系统的生产制造成本，使得设备造假昂贵；三是温度的调节和升温速率的控制全部依赖光源输入功率的调节，很大程度上降低了设备的使用寿命；四是光学调节主要依赖电位器等调节输入功率，使得光学器件无法在额定的功率下工作，这也在一定程度上降低了光源的使用寿命和器件稳定性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种两段式连续可调聚光光热装置。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种两段式连续可调聚光光热装置，包括初段调节组件、光源组件、聚光组件、一级镜筒、次段调节组件、二级镜筒和出光组件。所述初段调节组件的一端与所述一级镜筒的一端连接，所述光源组件设置在所述初段调节组件内，所述初段调节组件可驱动所述光源组件在所述初段调节组件内轴向运动。所述聚光组件设置在所述一级镜筒内，所述二级镜筒垂直设置在所述一级镜筒的侧壁上，所述出光组件设置在所述二级镜筒内，且所述聚光组件反射的光线进入所述二级镜筒并从所述出光组件出射，所述次段调节组件设置在所述二级镜筒侧壁上，并可驱动所述出光组件在所述二级镜筒内升降运动。所述光源组件出射的光线从所述初段调节组件进入所述一级镜筒并到达聚光组件，经过聚光组件反射后进入所述二级镜筒并从所述出光组件出射，对外部物体进行加热。本专利技术的有益效果是：本专利技术的两段式连续可调聚光光热装置，将光源组件与受热对象分离，取代了目前主流的输入功率调节方式，通过初段调节组件和次段调节组件协同配合在光源始终处于额定功率运行条件下实现连续调节，可以更好的保护光源，延长了光源的寿命，提高了设备的稳定性，通过聚光组件将光源能量集中，提高了光源能量利用率，采用透射反射联合式聚光，针对设计需求选用不同材质聚光器，有效降低了成本。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进：所述初段调节组件包括两根丝杆、前盖板、后盖板、第一电机和齿轮机构，两根所述丝杆间隔设置在所述前盖板与后盖板之间，所述前盖板与所述一级镜筒的一端连接，且所述前盖板上设有供光线穿过的通孔，所述第一电机通过电机夹设置在所述后盖板上，所述齿轮机构径向设置在两根所述丝杆之间，并分别与两根所述丝杆螺纹连接，所述第一电机的输出轴与所述齿轮机构共轴设置，且所述第一电机的输出轴与所述齿轮机构传动连接，并可驱动所述齿轮机构带动两根所述丝杆反向转动，所述光源组件径向设置在两根所述丝杆之间，所述光源组件分别与两根所述丝杆螺纹连接，并可随着所述丝杆的转动而沿着所述丝杆的轴向运动。上述进一步方案的有益效果是：通过上述初段调节组件可以比较方便地对所述光源组件进行调节，由所述第一电机驱动所述此轮机构转动，从而带动所述丝杆转动，所述丝杆转动会带动所述光源组件沿着所述丝杆的轴向运动。进一步：所述齿轮机构包括主动齿轮和两个从动齿轮，所述从动齿轮一一对应地径向设置在所述丝杆上并与对应的所述丝杆固定连接，所述主动齿轮设置在两根所述丝杆之间，并分别与两个所述从动齿轮啮合，所述第一电机的输出轴与所述主动齿轮传动连接，并驱动所述主动齿轮带动两个所述从动齿轮转动，进而带动两根所述丝杆反向转动。上述进一步方案的有益效果是：通过上述结构可以使得位于两根所述丝杆之间的所述第一电机能够比较平稳的驱动所述丝杆转动，且所述第一电机自身的位置不发生变化，噪音小，连接可靠。进一步：还包括散热机构，所述散热机构设置在两根所述丝杆之间的区域内，并位于所述齿轮机构与所述光源组件之间。上述进一步方案的有益效果是：通过所述散热机构可以对所述光源组件在工作状态时散发的热量进行及时散热，避免所述光源组件局部温度过高，可以对所述光源组件起到更好的保护作用，延长所述光源组件的使用寿命。进一步：所述光源组件包括光源、反光罩、支撑盘和两根档杆，所述支撑盘径向设置在两根所述丝杆之间，两根所述档杆一一对应的设置在所述丝杆上，且两根所述档杆相对设置，所述反光罩镶嵌设置在所述支撑盘上，所述光源设置在所述反光罩内，所述档杆设置在丝杆上并与所述支撑盘的边沿处固定连接。上述进一步方案的有益效果是：通过所述反光罩可以对所述光源出射的光线进行初步的反射聚集，减小光的漫反射，提高光能的利用率，通过将所述反光罩连通光源设置在所述支撑盘上，可以通过驱动所述支撑盘的移动带动所述光源连用反光罩一同移动，并且通过所述挡杆可以对所述支撑盘起到限位作用，防止所述光源在移动的过程中离菲涅尔透镜太近而使得所述菲涅耳透镜的温度过高，可以对所述菲涅耳透镜起到很好的保护作用，延长菲涅耳透镜的使用寿命。进一步：所述聚光组件包括菲涅尔透镜、凹面镜和反光镜，所述菲涅尔透镜设置在所述一级镜筒靠近所述初段调节组件一端，并与所述前盖板通过镜夹固定连接，所述凹面镜密封设置在所述一级镜筒内远离所述初段调节组件一端，所述反光镜通过支撑杆设置在所述菲涅尔透镜和凹面镜之间，并位于所述凹面镜的中心轴线上，使得经过所述凹面镜反射的光线可到达所述反光镜，且经过所述反光镜反射后进入所述二级镜筒并从所述出光组件出射。上述进一步方案的有益效果是：通过所述菲涅耳透镜可以将经过所述反光罩初步聚集的光线进行分散，再通过所述凹面镜进行聚集，最后经由所述反光镜反射后出射，这样可以将光线汇聚至出射组件并折射形成更加均匀的光斑。进一步：所述聚光组件还包括漏光器，所述漏光器设置在所述一级镜筒内所述菲涅尔透镜远离所述初段调节组件一侧，且所述漏光器的细口径一端与所述一级镜筒靠近所述初段调节组件的一端连接，粗口径一端与所述丝杆靠近所述一级镜筒的一端连接。上述进一步方案的有益效果是：通过所述漏光器可以将多余部分的光有效吸收，不让其进入到所述一级镜筒中，同时还可以加速热量的散热，保证光源处于正常的工作温度。进一步：所述次段调节组件包括第二电机、斜齿齿轮和螺杆，所述第二电机设置在所述二级镜筒的侧壁上，所述螺杆设置在所述二级镜筒内并与所述出光组件螺纹连接，且所述第二电机的输出轴与所述斜齿齿轮传动连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种两段式连续可调聚光光热装置，其特征在于：包括初段调节组件、光源组件、聚光组件、一级镜筒(1)、次段调节组件、二级镜筒(2)和出光组件；所述初段调节组件的一端与所述一级镜筒(1)的一端连接，所述光源组件设置在所述初段调节组件内，所述初段调节组件可驱动所述光源组件在所述初段调节组件内轴向运动；所述聚光组件设置在所述一级镜筒(1)内，所述二级镜筒(2)垂直设置在所述一级镜筒(1)的侧壁上，所述出光组件设置在所述二级镜筒(2)内，所述次段调节组件设置在所述二级镜筒(2)侧壁上，并可驱动所述出光组件在所述二级镜筒(2)内升降运动；所述光源组件出射的光线从所述初段调节组件进入所述一级镜筒(1)并到达聚光组件，经过聚光组件反射后进入所述二级镜筒(2)并从所述出光组件出射，对外部物体进行加热。

【技术特征摘要】
1.一种两段式连续可调聚光光热装置，其特征在于：包括初段调节组件、光源组件、聚光组件、一级镜筒(1)、次段调节组件、二级镜筒(2)和出光组件；所述初段调节组件的一端与所述一级镜筒(1)的一端连接，所述光源组件设置在所述初段调节组件内，所述初段调节组件可驱动所述光源组件在所述初段调节组件内轴向运动；所述聚光组件设置在所述一级镜筒(1)内，所述二级镜筒(2)垂直设置在所述一级镜筒(1)的侧壁上，所述出光组件设置在所述二级镜筒(2)内，所述次段调节组件设置在所述二级镜筒(2)侧壁上，并可驱动所述出光组件在所述二级镜筒(2)内升降运动；所述光源组件出射的光线从所述初段调节组件进入所述一级镜筒(1)并到达聚光组件，经过聚光组件反射后进入所述二级镜筒(2)并从所述出光组件出射，对外部物体进行加热。2.根据权利要求1所述的两段式连续可调聚光光热装置，其特征在于：所述初段调节组件包括两根丝杆(3)、前盖板(4)、后盖板(5)、第一电机(6)和齿轮机构，两根所述丝杆(3)间隔设置在所述前盖板(4)与后盖板(5)之间，所述前盖板(4)与所述一级镜筒(1)的一端连接，且所述前盖板(4)上设有供光线穿过的通孔，所述第一电机(6)通过电机夹(7)设置在所述后盖板(5)上，所述齿轮机构径向设置在两根所述丝杆(3)之间，并分别与两根所述丝杆(3)螺纹连接，所述第一电机(6)的输出轴与所述齿轮机构共轴设置，且所述第一电机(6)的输出轴与所述齿轮机构传动连接，并可驱动所述齿轮机构带动两根所述丝杆(3)反向转动，所述光源组件径向设置在两根所述丝杆(3)之间，所述光源组件分别与两根所述丝杆(3)螺纹连接，并可随着所述丝杆(3)的转动而沿着所述丝杆(3)的轴向运动。3.根据权利要求2所述的两段式连续可调聚光光热装置，其特征在于：所述齿轮机构包括主动齿轮(8)和两个从动齿轮(9)，所述从动齿轮(9)一一对应地径向设置在所述丝杆(3)上并与对应的所述丝杆(3)固定连接，所述主动齿轮(8)设置在两根所述丝杆(3)之间，并分别与两个所述从动齿轮(9)啮合，所述第一电机(6)的输出轴与所述主动齿轮(8)传动连接，并驱动所述主动齿轮(8)带动两个所述从动齿轮(9)转动，进而带动两根所述丝杆(3)反向转动。4.根据权利要求2所述的两段式连续可调聚光光热装置，其特征在于：还包括散热机构(10)，所述散热机构(10)设置在两根所述丝杆(3)之间的区域内，并位于所述齿轮机构与所述光源组件之间。5.根据权利要求2所述的两段式连续可调聚光光热装置，其特征在于：所述光源组件包括光源(11)、反光罩(12)、支撑盘(13)和两根档杆(14)，所述支撑盘(13)径向设置在两根所述丝杆(...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡松，李寒剑，池寰瀛，向军，苏胜，汪一，江龙，徐凯，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42